МОЩНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА 12В
Сейчас мало кто при построении мощных, на ток более 3-х ампер, блоков питания, ставит обычные железные трансформаторы на 50 Гц. Во-первых они слишком габаритные и тяжёлые, а во-вторых их просто нелегко (дорого) достать. Сами посудите, во сколько обоййдётся 5-10 амперный трансформатор. Поэтому когда потребовался импульсный блок питания, то собрал его на базе стандартного преобразователя TL494. Транзисторы выходные 2s2625.
Схема импульсного блока питания 12В 5А
За основу схемы взял с ИБП на драйвере SG6105D (или похожую IW1688). Фото готовой платы прилагаю. Многие опасаются связываться с подобными устройствами, но напрасно — если все правильно собрано, то запуск без проблем.
Предназначается данный ИБП для зарядного автомобильного аккумулятора, покупать готовое не стал — интереснее сделать своими руками.
После успешного запуска, гонял под нагрузкой 5 А. грелось не существенно — выходной диод и дроссель. Напряжение держалось стабильно 12 В. Силовые транзисторы еле теплые.
Так что повторяйте — схема рабочая, только не забывайте про технику безопасности с высоким напряжением, оно тут свыше 300 В. Если есть вопросы по блоку — на конференцию. Сборку и испытания проводил sterc.
Форум по ИБП
Обсудить статью МОЩНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА 12В
Очередной БП 12В 2А как это сделано? и сожжено…
После неудачной покупки БП 12V 2Amysku.ru/blog/aliexpress/27432.html
была предпринята очередная попытка найти у Китайцев приемлемый вариант питания 12V 2A. Мыши плакали, кололись…
Что из этого получилось — смотрите ниже.
Блок питания был в коробочке
Выходное напряжение на холостом ходу — 12,40В, под нагрузкой 2А — 11,87В
Без разборки естественно не обошлось.
Крышка крепится на защёлках и довольно просто снимается.
Монтаж вполне нормальный.
Придирки:
— Хилые сетевые провода к плате.
— Малая ёмкость входного накопительного конденсатора — под хорошей нагрузкой повышенные пульсации напряжения довольно быстро его раздуют
— Отсутствует радиатор на ключевом полевике — перегрев ему не очень полезен
— Выходной выпрямительный диод Шоттки имеет повышенное падение напряжения, вызывающее повышенный его нагрев. Таких диодов надо ставить два в параллель, либо использовать обычный кремний на радиаторе
— Выходного фильтра считай что нет
— Один выходной конденсатор на 16В (второй на 25В)
Реальная схема блока питания.
На токе 2А явно перегревается выходной диод Шоттки и подогревает конденсатор рядом с ним. Полевик без радиатора также довольно горячий.
Измерить температуры и пульсации не успел — через пол-часа под нагрузкой 2А блок со щелчком сгорел 🙁 Выгорело почти всё, что возможно…
Первопричиной явился перегретый диод Шоттки (грелся свыше 100гр) — его просто закоротило и это привело к выходу из строя полевика, а затем и всего остального. Восстанавливать не имеет смысла.
Спор пока открывать не стал ибо спалил блок уже после вскрытия, на фотах он ещё живой и здоровый.
Для сравнения, покажу честный БП 12V 2A, купленный в оффлайне, который уже много лет нормально и без проблем работает на своей заявленной мощности. Не реклама!
Блок тоже не идеальный, однако 2А держит нормально.
Вывод: блок питания не имеет защиты от перегрузки и перегрева, лучше обходить его стороной или хотя-бы не нагружать свыше 1-1,2А.
Все мои неоднократные попытки найти у китайцев безымянный недорогой и качественный БП с треском провалились. Пожалуй, экспериментировать больше нет смысла.
Еще один 12 Вольт блок питания, но уже на 1 Ампер.
В предыдущем обзоре я оговорился насчет того, что в посылке было два товара.Сегодня я покажу, что еще пришло ко мне. Этот блок питания заказывался с вполне конкретной целью, но об этом я напишу в конце.
Обзор будет очень похож на предыдущий, если интересно, прошу под кат.
Как я написал в аннотации, блок питания пришел в компании с первым.
Но он не только пришел вместе, а как я понял, они еще и одного производителя, об этом говорит и внешний вид и качество изготовления (хотя у этого БП оно несколько похуже) и маркировка.
Маркировка этого — XK-1205DC, т.е такой блок питания бывает на 12 или 5 Вольт. Я заказал 12 Вольт вариант.
Характеристики блока питания.
Входное напряжение: AC85-265V или DC100-370V
Выходное напряжение: DC 12V
Выходной ток: 1A (на сайте магазина ошибочно указано 1-2А)
Выходная мощность: 12 Ватт.
Так же в заголовке было заявлено о низких пульсациях, но это мы проверим отдельно 🙂
Начну по традиции с упаковки, так же по традиции спрячу ее под спойлер, ничего особо интересного там нет, можно спокойно пропустить этот пункт.
Упаковка
Пришел блок питания в стандартном антистатическом пакете, со стандартными наклейками, номер товара в магазине и предостережение.
После распаковки ничего криминального я не увидел, все аккуратно, за исключением того, что ехал он болтаясь в пакете (об этом я писал в предыдущем обзоре)
Блок питания реально маленький, размер чуть больше спичечного коробка.
Размеры 62.5х31х23мм, последний размер — высота, может быть уменьшен еще на 1мм, так как я измерял с выводами трансформатора, которые немного торчат.
В этом блоке питания так же есть сетевой фильтр и ограничитель пускового тока, но фильтр урезан, отсутствует фильтрующий конденсатор перед дросселем.
Зато в этом БП конденсатор в цепи питания ШИМ контроллера стоит 33мкФ, а не 10 как в предыдущем, это хорошо.
С другого ракурса виден выходной диод и выходные конденсаторы с дросселем.
Радиаторов здесь не предусмотрено, да они и не сильно нужны при такой мощности.
Диод применен на 3 Ампера 100 Вольт, марка SR3100, все как положено.
А вот и первое замечание, причем серьезное.
В качестве межобмоточного конденсатора применен обычный конденсатор на 1 КВ, а не Y1, который положено ставить в таких цепях.
Дело в том, что конденсаторы Y1 ставятся в таких цепях из соображений безопасности, при пробое он всегда уходит в обрыв, так как КЗ в такой цепи чревато последствиями.
Силовой транзистор «спрятался» где то в глубине платы, между входным дросселем и трансформатором, радиатора не имеет, корпус мелкий, но об этом я скажу отдельно.
Как и в прошлый раз, чертеж с размерами платы и крепежных отверстий.
Плата изготовлена и собрана очень качественно, претензии отсутствуют, мало того, здесь производитель даже зафиксировал SMD элементы клеем, это видно по месту для установки выходного диода в SMD корпусе вместо выводного, да и видно по другим элементам. За это плюс.
Плата двухслойная, монтаж двухсторонний и довольно плотный, пара резисторов расположена даже под трансом.
В качестве ШИМ контроллера использована неизвестная мне микросхема 63D39, название очень похоже на микросхему 63D12 из этого обзора. Насколько я понял, ближайший аналог это FAN6862.
Резисторы, как и в прошлом обзоре, не хуже 1%.
Для экспериментов я рещил все таки установить клеммники на вход и выход платы.
По входу стал стандартный 5мм клеммник, правда пришлось чуть чуть его подкусить около дросселя, но можно установить и без этого (на фото именно так он и показан).
На выходе отверстия с шагом 3.75мм, но клеммник туда не стал, мешает выходной дроссель.
Как и в прошлый раз решил проверить характеристики установленных конденсаторов.
Конденсаторы 470мкф х25 Вольт, емкость стоит нормально из расчета 1000мкФ на 1 Ампер выходного тока.
ESR заметно завышен, около 140мОм.
Ко входному конденсатору претензия по поводу ESR так же относится, хотя и в меньшей степени, а вот с емкостью все отлично, 22 вместо расчетных (для 220 Вольт) 12 это очень хорошо.
Первое пробное включение. Запустился без проблем. Время запуска несколько затянуто, около 1.5-2 секунды, сказывается увеличенная емкость в цепи питания ШИМ контроллера.
Когда описывал установленные компоненты, то забыл указать какой стоит транзистор.
Правда его для этого пришлось буквально выковыривать. Чего не сделаешь для науки 🙂
Установлен 2N60C производства fairchild.
Транзистор конечно маловат, но эксперименты все покажут.
Естественно перед началом экспериментов была начерчена схема.
Схема нужна не только просто для обзора, а и для помощи тем, кто купит, мало ли что бы жизни бывает. Да и самому перед проверкой неплохо знать, что делать потом, если сгорит в процессе пыток 🙂
Как и в прошлый раз я подготовил для проверки разные вещи.
Список почти не отличается от предыдущего, разница только в номиналах нагрузочных резисторов.
Для нагрузки я использовал:
Резистор 27 Ом
Резистор 15.3 Ома набранный из трех штук 5.1 Ома соединенных последовательно
Резистор 10 Ом (он был добавлен потом)
Нагрузка на ток 1 Ампер, о ней я говорил в обзоре тестирования аккумуляторов.
Процесс проверки
Проверять я буду все точно так же. Напряжение на выходе под разными нагрузками и пульсации.Мультиметр и осциллограф подключены непосредственно к выходу БП, нагрузка подключается к клеммникам, вынесенном на небольшом кабеле. Падение на кабеле небольшое, но в расчетах я их потом учту.
В этот раз я принял рекомендацию коллеги Ksiman-а и настроил синхронизацию на осциллографе.
Итак:
1. Режим холостого хода.
2. Нагрузка 27 Ом, ток около 0.44 Ампера.
1. Нагрузка 15.3 Ома, ток около 0.78 Ампера.
2. Нагрузка 1 Ампер
Все параметры в норме, пульсации около 30мВ, делитель щупа осциллографа установлен в положение 1:1, тепловой режим я распишу потом.
Дальше я решил не останавливаться на полученном, так как температуры были вполне нормальными.
1. Нагрузка 10 Ом, ток около 1.19 Ампера.
2. Нагрузка 1 Ампер + 27 Ом параллельно, ток около 1.44 Ампера
Все работает отлично.
По поводу пульсаций, такое чувство, что они даже уменьшились, на этом этапе я даже проверил, действительно ли щуп стоит в положении 1:1 и погонял туда-сюда синхронизацию, но нет, все правильно, ошибки нет.
Так как эксперимент мне хотелось продолжить дальше, но нагрев начал выходить за допустимые пределы (на мой взгляд), то я решил сначала немного допилить блок питания.
Вырезал пластинку из 1мм текстолита, залудил ее и припаял к силовому транзистору.
На фото видно, что мне пришлось ее угол немного подрезать.
Не скажу, что это красивое решение, но лучше чем ничего.
Вообще не рекомендуется соединять металлический вывод корпуса транзистора, в таком включении. с радиатором, это может увеличить электромагнитные помехи.
Но так как пластинка маленькая. а транзистор еще меньше, то я подумал что ничего страшного не будет.
В самом начале обзора я написал, что на странице магазина есть ошибка насчет указанного тока в 2 Ампера.
Ошибка это потому, что даже внешне такой БП просто принципиально не отдаст длительно такой ток, кроме того, в заголовке товара указан ток 1 Ампер, в описании мощность 12 Ватт (тот же 1 Ампер). Если не забуду, напишу менеджеру об ошибке.
Итак нагрузка 1 Ампер + резистор 15.3 Ома, итого ток около 1.78 Ампера.
Напряжение иногда перескакивало на 11.90, но основное время стояло 11.91 Вольта, как и в режиме холостого хода.
Но долго в таком режиме БП работать не захотел, примерно через пару минут я заметил, что светодиод на плате моргает с частотой около одного раза в секунду, БП ушел в защиту от перегрузки.
После отключения резистора 15.3 Ома он перестал моргать и продолжил свою работу дальше.
Кстати, обрезок ламината, лежащий под платой, выполняет очень важную функцию, защищает мой рабочий стол от последствий взрывов БП. не доживших до кончца экспериментов, хотя я и стараюсь использовать неразрушающие методы контроля.
А вот осциллограмма ухудшилась, появились пики, общая амплитуда пульсаций составила около 50-60мВ. Я бы сказал, что это очень хороший результат, а с учетом того, что БП работает в режиме перегрузки, так вообще отличный.
В процессе тестирования я как и в прошлый раз измерял температуры.
Проблема была только с измерением температуры транзистора, так как долезть до него бесконтактным термометром не получалось 🙁
В качестве измерения температуры выходного конденсатора я измерял температуру двух конденсаторов и дросселя около них.
Температуру при максимальной нагрузке измерить не получилось, БП ушел в защиту еще не прогревшись.
Небольшая доработка
В самом начале обзора я написал, что БП покупался с вполне определенной целью.Не так давно я писал обзор про микросхему преобразователя и собирал там плату для измерения тока на шунте.
Так вот блок питания предназначается для этого же устройства, туда же предназначались и аккумуляторы, но они увы не подошли мне 🙁
В моем будущем устройстве мне желательно напряжение питания чуть больше чем 12 Вольт, так как после него идет понижение до 8.5 Вольт.
Изменить выходное напряжение данного БП я решил включением еще одного резистора параллельно резистору нижнего плеча делителя ОС.
Ближайшее, что было под рукой это 20к.
Напряжение я получил около 13 Вольт, думаю хватит. Эта плата будет еще использоваться в одном из будущих обзоров и именно с этой переделкой, потому кому интересно, советую сделать себе отметку на полях 🙂
Вообще напряжение таких БП довольно безопасно можно повышать на 10-15%, максимум 20%, но думаю, что мне хватит и 10.
А вот сравнение двух блоков питания, первое что пришло мне в голову при взгляде на это фото, слова из стихотворения Маяковского — Кроха сын к отцу пришел :))
Итак резюме:
Плюсы
Достаточно хорошее качество изготовления
Очень хорошие электрические параметры
Соответствие заявленным параметрам и даже превышение их.
Цена, ну цена как цена, тяжело судить, на мой взгляд нормальная, по крайней мере для такого качества.
Минусы
Неправильный межобмоточный помехоподавляющий конденсатор, довольно большой, но легко поправимый минус.
Выходные электролиты могли бы поставить и получше качеством, хотя с емкостью все в порядке.
Мое мнение. На мой взгляд Бп вполне достойный, хоть и крошечный. Да, ток смешной, подсветку на кухне от него врядли запитаешь, но качество довольно неплохое. Как встраиваемый БП для какого нибудь прибора, более чем достаточен.
Порадовали очень низкие пульсации, но при этом очень расстроил межобмоточный помехоподавляющий конденсатор, менять обязательно, благо стоит он копейки и водится во всех импульсных БП. Сложность его перепайки соизмерима с припаиванием входных\выходных проводов.
Блок питания для обзора был предоставлен магазином banggood.
Думаю что найдутся люди, которые ищут подобный БП, да и просто интересуются устройством таких вещей и мой обзор будет им полезен.
Вопросы и пожелания жду как всегда в комментах 🙂
БЛОК ПИТАНИЯ НА 12 ВОЛЬТ 1 АМПЕР
Итак, потребовался мне блок питания на 12 в. К сожалению не нашёл подходящего по размерам, поэтому решил купить пластиковый корпус – для этого взял установочную коробку для автоматов. Она отлично подходит по размерам да и стоит копейки. Смотрится неплохо.
Трансформатор взял от видеомагнитофона, так как он мне больше всего подходил, дает на вторичке как раз необходимых 14.5 Вольт 1.5 Ампера, а вторую обмотку на 9 вольт просто не использовал.
Закрепил в корпусе будущего блока питания сетевой тумблер, для того, чтобы вилку каждый раз не дергать из розетки, а можно было с выключателя отключать и включать. Для индикации используем светодиод, подключенный к выходу выпрямителя через резистор в 3 кОм.
Трансформатор установил на рейку, чуть вырезав и приклеив. Далее смотрим принципиальную схему:
В качестве выпрямителя использовал диодный мостик КЦ405 — он как раз он рассчитан на 100 вольт и ток до одного ампера. Саму микросхему-стабилизатор можно выбрать по таблице.
Радиатор от компьютерного БП использовал — он алюминиевый и отверстия есть, к нему прикручиваем диодный мостик на термопасте. И микросхему стабилизатор КРЕН8Б. Она дает на выходе нужные 12 вольт и максимальный (до встроенной защиты) ток до 1.5 ампера. Ее крепим также на радиатор через термопасту.
Теплоотвод крепится полоской через болтики к свободному ушку трансформатора питания.
В качестве фильтра, после диодного моста, я использовал конденсатор на 3300 мкф 25 вольт — всё от того-же видеомагнитофона. Испытания показали, что уровень пульсаций на выходе очень незначительный, идеально подходит для питания даже чувствительной к наводкам радиоэлектроники.
Если вы планируете использовать блок питания под предельной нагрузкой длительное время, да и еще когда жарко на улице, то желательно для охлаждения элементов установить маленький вентилятор, который применяется в компьютерной технике. В общем собираем этот проверенный блок и радуемся результату! С Вами был тов. Vanesex.
Форум по блокам питания
Схемы блоков питанияИмпульсный блок питания на два напряжения 5 и 12 вольт 1,2А для электронных самоделок
Привет Муськовчане! Как я обещал в обзоре милливольтметра, хочу рассказать Вам об импульсном блоке питания, с двумя изолированными (друг от друга) напряжениями 5В и 12В. Потребность в таком блоке питания возникает часто, а учитывая небольшие размеры платы, подобный источник питания легко встроить (найти место) в корпус Вашего электронного устройства, самоделки… Давайте протестируем этот ИИП, что бы определится с его «проф. пригодностью».))) Кому интересно — добро пожаловать под Кат… Внимание много фото!!!!
Почему я выбрал такой источник питания?
1. Изолированные друг от друга каналы — часто это очень важно, к примеру, дать питания 12В на плату управления какого-либо силового устройства, а от 5В «запитать» цифровой индикатор (ампервольметр). Если будет гальваническая связь между каналами 5В и 12В, это может привести к неправильной работе, в лучшем случае и большому «бабаху» в худшем…
2. На фото ИИП я увидел, хотя бы какое-то подобие входного фильтра (синфазный дроссель в том числе), для блоков питания нижнего ценового диапазона это редкость, а мне не хочется «гадить» помехами в сеть, т.к в эту же сеть у меня включен осциллограф, который начинает показывать «чужие» помехи при измерении.
3. Небольшой размер — часто бывает, что в ходе сборки появляются дополнительные блоки, которые требуют свое питание, благодаря небольшим размерам найти место для этого ИИП будет не сложно.
Скрин заказа выкладываю под спойлером:
Скрин заказа
Давайте рассмотрим детали ИИП подробнее. Я буду фонариком выделять те части которые описываю, ибо по другому прочитать маркировку деталей сложно…
1. Высоковольтная часть ИИП
Рассмотрим входной каскад и фильтр. См фото:
Как мы видим на фото, что есть предохранитель, термистор (5D9) и синфазный дроссель. Понятно, что фильтр не полный, не хватает как минимум Х конденсатора, без него возможны помехи в питающую сеть. Попробуем его после тестов впаять куда-нибудь. За дросселем идет электролитический конденсатор на 22мкФ 400В. По «феншую» количество микроФарад на входе равняется количеству Вт выдаваемых блоком питания. Соответственно ИИП рассчитан на 22W. Давайте суммируем заявленную мощность 2-х каналов. 5В 1.2А и 12В 1.2А итого 6W+ 14.4W= 20.4W Таким образом емкости входного конденсатора достаточно.
2. Микросхема -драйвер, широко известная TOP223Y, соответственно это обратноходовый импульсный источник питания.
Зная какая стоит микросхема драйвер, мы можем нарисовать схему импульсного источника питания. Упрощенная схема такая (из даташит), только у нас не один, а два независимых канала на выходе:
Что меня удивило, что микросхема стоит на радиаторе через изолирующую прокладку. Зачем это сделали китайцы вообще не понятно, т.к. сам радиатор не имеет электрического контакта со схемой. Понятно, что с прокладкой охлаждение будет хуже. И по хорошему эту прокладку нужно убрать, и посадить микросхему на термопасту. Давайте также проверим соответствие мощности микросхемы-драйвера, мощности самого блока питания. См таблицу из даташит:
Как видим, при универсальном питании наша микросхема дает мощность до 30W, что соответствует мощности ИИП. Тут все нормально.
3. На фото мы видим клампер первичной обмотки импульсного трансформатора и элементы «самопитания» микросхемы драйвера
Клампер выполнен по классической схеме RCD и особенностей не имеет. Диод D2, электролит С3 и резистор R2 это элементы «самопитания» микросхемы TOP.
4. Элементы обратной связи, трансформатор и два Y конденсатора мы видим на следующем фото
Опять же это классика обратноходовых ИИП. В качестве управляемого стабилитрона использована микросхема TL431, гальваническая развязка осуществляется оптотроном 817 серии. За импульсным трансформатором мы видим два Y конденсатора, которые существенно снижают помехи и соединяют «горячую» и «холодные» земли…
5. Выходной каскад представлен диодами на каждый канал, затем выпрямительные конденсаторы и LC фильтры, которые снижает уровень выходных помех. Китайцы не поставили снаббры на диоды и керамику на ножки электролитических конденсаторов, которые могут заметно удлинить «жизнь» электролитов. Но не сложно поставить эти керамические конденсаторы самостоятельно…
Поглядим так же обратную сторону платы источника питания:
Мы видим диодный мост на входе и видим что китайцы сделали технологическую прорезь под импульсным трансформатором, однако толку он нее мало, т.к под Y конденсаторами есть место, где дорожки «горячей» и «холодной» части проходят довольно близко друг от друга.
В общем, исполнение данного ИИП я могу оценить на Три с плюсом (3+) по Советской пятибалльной школьной системе)))
Поставим плату ИИП на латунные втулки и подпаяем входные провода. Даем напряжение осветительной сети. На плате ИИП загорелся красный светодиод сигнализирующий, что на выходе есть напряжение. 
Тут мы видим первые странности. Обратите внимания на выходные контакты. Зачем то там китайцы поставили 3 плюса (+), видать что бы запутать пользователя и дезориентировать))))
Зачем это сделано непонятно, тем более что плюсы нарисованы у катода, а не анода… Потому проверяйте полярность мультиметром. Если смотреть на выходные контакты Минус слева, а Плюс справа!!! 
Проверяем напряжение на выходах без нагрузки. Напряжение в норме (соответствует)
Ниже на осциллограмме вы можете увидеть помехи на стабилизированном 5В выходе ИИП без нагрузки на выходе. Как мне кажется помехи в пределах допустимого.
Теперь даем нагрузку 1А на выход 5В См фото…
На осциллографе уже не такая идиллия:
Однако напряжение просело совсем немного всего на 7мВ… Одноамперную нагрузку ИИП держит нормально…
Странность №2 На фото видно, что выпрямительные диоды стоящие после импульсного трансформатора в каналах 5В и 12В разные (хотя 1А способны выдержать оба диода)… Потому у меня возникло подозрение, что ток в 12 вольтовом канале вряд ли будет как заявлен в описании на сайте Banggood…
Догадка мгновенно подтвердилась, когда я начал испытания 12 вольтового канала. См фотографию: (подозрения не подтвердились, что бы не было просадки в 12В канале, нужно нагрузить 5В стабилизированный канал)
Уже при токе чуть выше 300мА просадка напряжения на выходе составило более 1 вольта. Чего уж там говорить про заявленный 1 Ампер… Пульсации тоже явно выше заявленных на сайте Banggood… Проблема, как я думаю, в импульсном трансформаторе, судя по его размеру, 20Вт снять с него довольно сложно… Но менять и перематывать трансформатор, ради того, что бы добиться заявленных продавцом значений, я не буду…
Более серьезно протестировать этот блок питания смогу, после того как мне приедет купленная электронная нагрузка…
Но она еще в дороге…
Выводы: Данный ИИП подходит для нетребовательных к чистоте питания, низкотоковых потребителей, таких как различные панельные ампервольметры, зарядные устройства и другие самоделки.
Да я был не прав, прошу прощения у Banggood… Если нагрузить стабилизированный 5 вольтовый канал (благодаря подсказке Aloha_), то просадка в 12В канале не наблюдается… См фото… 
Данный Импульсный блок питания по току соответствует приведенным на сайте параметрам.
UPD: Допилинг, доставил конденсатор на вход, пусть не формата Х, но рассчитанный на 630В, емкость небольшая, ну хоть для самоуспокоения, что на входе что-то есть…
Так же впаял 4 керамических смд конденсатора 100n на ножки электролитов, думаю, что лишними не будут…
После того как приедет нагрузка, еще раз протестирую этот ИИП и добавлю обзор.
Блок питания собственной конструкции на 12 В 15 А
Нужен мощный БП на ток более 10 Ампер? Вот одна из самых простых схем источников питания, которую можно собрать предварительно протестировав и отрегулировав. Исходные предположения проекта: несложный блок питания предназначенный для питания нагрузки 55 Вт в течение многих часов каждый день.
Схема принципиальная блока 12 В 15 А
Многие имели дело с блоками питания на стабилизаторах LM317, поэтому было бы достаточно сделать стабилизирующую часть на микросхеме LM338. Не стоит брать мощные транзисторы, потому что по цене это будет дороже, чем готовые стабилизаторы, да и заметное усложнение электроники.
В качестве трансформатора использовался тороид 220 В / 12 В 150 Вт (он будет питать 2 отдельных источника питания с разной силой тока).
Стоит сразу 3 стабилизатора LM338, соединенных параллельно. Просматривая даташит производителей LM338 стало понятно, что 3 штуки дадут запас надежности даже в случае сильного нагрева воздуха в корпусе.
При первых тестах использовали диодный мост BR1010, но были в ужасе от его быстрого нагрева до высокой температуры, поэтому пришлось брать KBPC 2510 и установка большего радиатора. В качестве вспомогательных конденсаторов 2x 10000 мкФ, 10 мкФ и 1 мкФ для фильтрации нежелательных помех. Контрольные резисторы LM338 имеют сопротивление 240 Ом и 1,9 кОм.
Обратите внимание, что тороиды могут иметь первоначальное высокое потребление энергии от сети (бросок тока при включении) и, таким образом, может перегорать предохранитель, в несколько раз превышающий номинальное потребление тока, поэтому советуем использовать устройство плавного пуска для тороидальных трансформаторов.
Данные номиналов деталей
- C1, C2 = 10000 мкФ / 35 В
- C3 = 10 мкФ / 25 В
- C4 = 1 мкФ / 25 В
- U1, U2, U3 = LM338
- R1 = 240 Ом
- R2 = 1,9 кОм
На фото показана тестовая конструкция, собранная навесным монтажом чтобы проверить работает ли она вообще. Использовалась универсальная монтажная плата — это самый простой и быстрый способ сборки печатной платы без травления.
Хотя 3 элемента в корпусе TO220, 2 резистора и конденсатора, это можно успешно сделать вообще без такой большой универсальной платы. Отсутствие выравнивающих резисторов на выходах стабилизатора может быстро повредить их. Помните, что электронные компоненты не идеальны и имеют свои допуски. На практике это означает что один из стабилизаторов будет давать немного более высокое напряжение, которое примет на себя большую часть нагрузки. Выравнивающие резисторы (0,1 Ом 5 Вт) на выходе будут частично компенсировать это явление.
Что касается эффективности LM338, то в спецификации четко описывается коэффициент полезного действия 5 А, пиковое значение составляет даже 12 А. Поэтому такая схема обладает такой реальной эффективностью по мощности.
И не берите трансформаторы на слишком большие напряжения. После фильтрации если будет около 24 В, конечно возникнут большие потери, преобразованные в тепло под нагрузкой. Напряжение должно быть в пределах 14-16 В. Лучше всего чтобы разница напряжений до и после стабилизации составляла около 4-5 В.
схемы импульсных сетевых адаптеров для зарядки телефонов
Схемы импульсных сетевых адаптеров для зарядки телефонов
Большинство современных сетевых зарядных устройств собрано по простейшей импульсной схеме, на одном высоковольтном транзисторе (рис. 1) по схеме блокинг-генератора.
В отличие от более простых схем на понижающем 50 Гц трансформаторе, трансформатор у импульсных преобразователей той же мощности гораздо меньше по размерам, а значит, меньше размеры, вес и цена всего преобразователя. Кроме того, импульсные преобразователи более безопасны — если у обычного преобразователя при выходе из строя силовых элементов в нагрузку попадает высокое нестабилизированное (а иногда и вообще переменное) напряжение со вторичной обмотки трансформатора, то при любой неисправности «импульсника» (кроме выхода из строя оптрона обратной связи — но его обычно очень хорошо защищают) на выходе вообще не будет никакого напряжения.
Рис. 1
Простая импульсная схема блокинг-генератора
Подробнейшее описание принципа действия (с картинками) и расчета элементов схемы высоковольтного импульсного преобразователя (трансформатор, конденсаторы и пр.) можно прочитать, например, в «ТЕА152х Efficient Low Power Voltage supply» по ссылке http://www. nxp.com/acrobat/applicationnotes/AN00055.pdf (на английском).
Переменное сетевое напряжение выпрямляется диодом VD1 (хотя иногда щедрые китайцы ставят целых четыре диода, по мостовой схеме), импульс тока при включении ограничивается резистором R1. Здесь желательно поставить резистор мощностью 0,25 Вт — тогда при перегрузке он сгорит, выполнив функцию предохранителя.
Преобразователь собран на транзисторе VT1 по классической обратноходовой схеме. Резистор R2 нужен для запуска генерации при подаче питания, в этой схеме он необязателен, но с ним преобразователь работает чуть стабильней. Генерации поддерживается благодаря конденсатору С1, включенному в цепь ПОС на обмотке частота генерации зависит от его емкости и параметров трансформатора. При отпирании транзистора напряжение на нижних по схеме выводах обмоток / и II отрицательное, на верхних — положительное, положительная полуволна через конденсатор С1 еще сильней открывает транзистор, амплитуда напряжения в обмотках возрастает… То есть транзистор лавинообразно открывается. Через некоторое время, по мере заряда конденсатора С1, базовый ток начинает уменьшаться, транзистор начинает закрываться, напряжение на верхнем по схеме выводе обмотки II начинает уменьшаться, через конденсатор С1 базовый ток еще сильней уменьшается, и транзистор лавинообразно закрывается. Резистор R3 необходим для ограничения базового тока при перегрузках схемы и выбросах в сети переменного тока.
В это же время амплитудой ЭДС самоиндукции через диод VD4 подзаряжается конденсатор СЗ — поэтому преобразователь и называется обратноходовым. Если поменять местами выводы обмотки III и подзаряжать конденсатор СЗ во время прямого хода, то резко возрастет нагрузка на транзистор во время прямого хода (он может даже сгореть из-за слишком большого тока), а во время обратного хода ЭДС самоиндукции окажется нерастраченной и выделится на коллекторном переходе транзистора — то есть он может сгореть от перенапряжения. Поэтому при изготовлении устройства нужно строго соблюдать фазировку всех обмоток (если перепутать выводы обмотки II — генератор просто не запустится, так как конденсатор С1 будет наоборот, срывать генерацию и стабилизировать схему).
Выходное напряжение устройства зависит от количества витков в обмотках II и III и от напряжения стабилизации стабилитрона VD3. Выходное напряжение равно напряжению стабилизации только в том случае, если количество витков в обмотках II и III одинаковое, в противном случае оно будет другое. Во время обратного хода конденсатор С2 подзаряжается через диод VD2, как только он зарядится до примерно -5 В, стабилитрон начнет пропускать ток, отрицательное напряжение на базе транзистора VT1 чуть уменьшит амплитуду импульсов на коллекторе, и выходное напряжение стабилизируется на некотором уровне. Точность стабилизации у этой схемы не очень высока — выходное напряжение гуляет в пределах 15…25% в зависимости от тока нагрузки и качества стабилитрона VD3.
Схема более качественного (и более сложного) преобразователя показана на рис. 2
Рис. 2
Электрическая схема более сложного
преобразователя
Для выпрямления входного напряжения используется диодный мостик VD1 и конденсатор , резистор должен быть мощностью не менее 0,5 Вт, иначе в момент включения, при зарядке конденсатора С1, он может сгореть. Емкость конденсатора С1 в микрофарадах должна равняться мощности устройства в ваттах.
Сам преобразователь собран по уже знакомой схеме на транзисторе VT1. В цепь эмиттера включен датчик тока на резисторе R4 — как только протекающий через транзистор ток станет столь большим, что падение напряжения на резисторе превысит 1,5 В (при указанном на схеме сопротивлении — 75 мА), через диод VD3 приоткроется транзистор VT2 и ограничит базовый ток транзистора VT1 так, чтобы его коллекторный ток не превышал указанные выше 75 мА. Несмотря на свою простоту, такая схема защиты довольно эффективна, и преобразователь получается практически вечный даже при коротких замыканиях в нагрузке.
Для защиты транзистора VT1 от выбросов ЭДС самоиндукции, в схему добавлена сглаживающая цепочка VD4-C5-R6. Диод VD4 обязательно должен быть высокочастотным — идеально BYV26C, чуть хуже — UF4004-UF4007 или 1 N4936, 1 N4937. Если нет таких диодов, цепочку вообще лучше не ставить!
Конденсатор С5 может быть любым, однако он должен выдерживать напряжение 250…350 В. Такую цепочку можно ставить во все аналогичные схемы (если ее там нет), в том числе и в схему по рис. 1 — она заметно уменьшит нагрев корпуса ключевого транзистора и значительно «продлит жизнь» всему преобразователю.
Стабилизация выходного напряжения осуществляется с помощью стабилитрона DA1, стоящего на выходе устройства, гальваническая развязка обеспечивается оптроном V01. Микросхему TL431 можно заменить любым маломощным стабилитроном, выходное напряжение равно его напряжению стабилизации плюс 1,5 В (падение напряжения на светодиоде оптрона V01)’, для защиты светодиода от перегрузок добавлен резистор R8 небольшого сопротивления. Как только выходное напряжение станет чуть выше положенного, через стабилитрон потечет ток, светодиод оптрона начнет светиться, его фототранзистор приоткроется, положительное напряжение с конденсатора С4 приоткроет транзистор VT2, который уменьшит амплитуду коллекторного тока транзистора VT1. Нестабильность выходного напряжения у этой схемы меньше, чем у предыдущей, и не превышает 10…20%, также, благодаря конденсатору С1, на выходе преобразователя практически отсутствует фон 50 Гц.
Трансформатор в этих схемах лучше использовать промышленный, от любого аналогичного устройства. Но его можно намотать и самому — для выходной мощности 5 Вт (1 А, 5 В) первичная обмотка должна содержать примерно 300 витков проводом диаметром 0,15 мм, обмотка II — 30 витков тем же проводом, обмотка III — 20 витков проводом диаметром 0,65 мм. Обмотку III нужно очень хорошо изолировать от двух первых, желательно намотать ее в отдельной секции (если есть). Сердечник — стандартный для таких трансформаторов, с диэлектрическим зазором 0,1 мм. В крайнем случае, можно использовать кольцо внешним диаметром примерно 20 мм.
Сетевые адаптеры схемы